CNC-Programmeerproductiviteit Verhogen via Geavanceerde Software en Interfaces

Snelle, slimme besturingen maken kort werk van lange taken.

Verbonden productie en digitaliseringstechnologieën spuren veel van de grote innovaties in CNC-machinebesturingen die machineshops helpen metaal te snijden en onderdelen zo snel en efficiënt mogelijk te creëren. In de meeste gevallen leidt software de weg om zowel CNC-programmeurs als operators op de shopfloor te helpen om eenvoudig onderdelen te produceren met de hoogst mogelijke precisie.

Vandaag de dag bristelt CNC-apparatuur praktisch met de nieuwste hardware-vooruitgang, waaronder snellere processors, meer on-board RAM voor rekenintensieve taken, plus nieuwere solid-state drive opties die near-immediate opstarttijden mogelijk maken alsook zorgenvrije operatie in ruige shop-omgevingen.

De nieuwste software-vooruitgang, met functies die verbonden productie-apps, geavanceerde 3D-simulaties, en touch-gebaseerde gebruikersinterfaces omvatten, geven CNC-bouwers nog steeds de beste avenues om zich van de menigte te differentiëren.

"De besturingsoftware is echt de enige plek voor werktuigmachinebouwers om game-changing innovatie te introduceren," zei Michael Cope, producttechnisch specialist, Hurco Cos. Inc., Indianapolis. "Aangezien nieuwe en innovatieve mechanische oplossingen weinig en ver uiteen liggen, vooral zonder de introductie van enige nieuwe metallurgische technologie of dergelijke, moet het aanbieden van cutting-edge software en grafische gebruikersinterface-veranderingen die CNC-besturingen krachtiger, veelzijdiger en gemakkelijker te gebruiken maken het gebied zijn waar elke builder zich van de concurrentie afzet."

Kunnen We Praten?

Naarmate de productie-industrie haar digitalisatietransformatie ondergaat, blijven CNC-controlontwikkelaars en werktuigmachinebouwers nieuwe functies en functionaliteit toevoegen met de nieuwste sensoren, processors en software. Op IMTS toonden controlontwikkelaars FANUC en Siemens, in het bijzonder, nieuwe apparatuur en strategieën voor het verbinden van hun controls en automatisering voor het Industrial Internet of Things (IIoT) en het in staat stellen van Industrie 4.0.

Op de IMTS-stand van FANUC America Corp. in Rochester Hills, Mich., demonstreerde het bedrijf zijn nieuwste IIoT-technologieën, inclusief het FANUC Intelligent Edge Link and Drive (FIELD) data-verzamel- en monitoring-systeem en zijn Zero Down Time on ROBOT-LINKi (ZDT), dat voorspellende analyse gebruikt om downtime van onverwachte fouten te voorkomen.

FANUC toonde ook nieuwe CNC-functies, waaronder verbeterde, hoge-resolutie 3D-model bewerkingssimulatie voor vijf-as en samengestelde bewerkingsfuncties; zijn nieuwste Series 0i-Model F Plus, de next-generation van zijn Series 0i controls; en zijn Quick and Simple Startup of Robotization (QSSR) functie voor het koppelen van FANUC's CNCs met de robots van het bedrijf. Bovendien heeft FANUC visiemogelijkheden direct ingebouwd in zijn CNCs.

"We zien veel duw naar het gebruik van ingebouwde visiesystemen op CNCs," zei Paul Webster, engineering manager voor FANUC America's Hoffman Estates, Illinois-gebaseerde CNC-eenheid. "Dit is pas uitgebracht; de hardwaretechnologie is dezelfde als op de robotkant, maar het is anders geïmplementeerd." Het systeem, dat andere software gebruikt dan de visiesystemen gebruikt in FANUC-robots, "stelt een flexibele implementatie van visie via de CNC in staat," zei Webster.

De nieuwste trend van het verbinden van CNC-werktuigmachines samen kan fabrikanten hogere productiviteit en betrouwbaardere kwaliteit bieden, merkte Tiansu Jing, Sinumerik CNC productmanager voor de Elk Grove Village, Illinois-gebaseerde Siemens Machine Tools Business Unit op. "Siemens biedt variabele technische innovaties voor alle productiegebieden, inclusief de grote zoals luchtvaart en automotive," zei hij. "De innovaties richten zich niet alleen op het verbeteren van de engineering-snelheid van machinebouwers door een nieuwe, krachtige TIA-portal en Safety Integrated Plus te introduceren, maar ook de 'kunst' van de datum digitaliseringsproducten, die de eindklanten manieren bieden om hun machines te verbinden, monitoren, analyseren en optimaliseren.

"Slimme Productie/Industrie 4.0, wat ook 'digitalisering' genoemd wordt, is de game-changer in productie," vervolgde Jing. "Door de machines met elkaar te verbinden, zijn er veel nieuwe mogelijkheden aan het komen, alsook nieuwe businessmodellen. Om betere service aan hun klanten te bieden, moeten fabrikanten hun productiviteit en kwaliteit verhogen om betere producten in kortere levertijden te bieden. Op dezelfde manier, om hun competitieve positie op de markt te versterken, moeten bedrijven de tijd verkorten die het kost om nieuwe producten te ontwerpen."

Bewerkers zoeken altijd naar manieren om snijoperaties makkelijker en sneller te maken, voegde Jing toe. "Voor verschillende soorten machines hebben ze verschillende functies nodig om dit doel te realiseren, bijv. 'Top Surface' voor mold en die snijden voor betere oppervlaktekwaliteit in kortere tijd, en 'Tool Manager' om alle tools gemakkelijk te beheren om machine downtime door toolbreuk te reduceren, etc.," zei hij. De software-elementen van CNC-controls hebben gemakkelijke toevoeging van gespecialiseerde routines en macro's mogelijk gemaakt die productiviteit verhogen bij zowel grote fabrikanten als kleinere job shop operaties.

"Fabrikanten zoeken altijd naar hogere productiviteit en betere kwaliteit," merkte Jing op.

"Beperkt door het toolmateriaal en de machine-mechanica, is het moeilijk om de snij snelheid dramatisch te verkorten, dus het nieuwe potentieel om productiviteit te verhogen is door beter beheer van de complete productiewaardeketen, inclusief het distribueren van taken naar verschillende machines, geoptimaliseerde toolindeling, simulatie voor echte snijden om het ontwerp te verifiëren, en online analyse van machinecomponenten, inclusief tools, etc.

"Siemens biedt complete productlijnen om grote fabrikanten en kleinere te helpen hun virtuele tweeling op te zetten en hun productie te analyseren om de productie te optimaliseren van productontwerp tot levering," vervolgde Jing. Siemens-software omvat Manage MyMachine, Analyze MyPerformance, Analyze ToolPath en Run MyVNCK om ontwerp te verifiëren, het deelprogramma te optimaliseren, snijden te simuleren en machines op optimale prestatieniveaus te laten draaien, voegde hij toe.

Door machines te verbinden met Industrie 4.0 en Slimme Productie, kan de industrie het spel veranderen en de vaardigheidsgap die bestaat in productie vandaag overbruggen, volgens Hurco's Cope. "Deze nieuwe standaarden bieden de mogelijkheid om machines en besturingen met elkaar te laten interacteren en machines 'helpers' te laten worden binnen een grote productiecel, waar een bepaalde job of programma naar de volgende beschikbare werktuigmachine gestuurd kan worden en niet afhankelijk is van een bepaalde machine die beschikbaar wordt. Ze kunnen ook job- of machine-feedback sturen naar gespecificeerde e-mail of tekstontvangers.

"Het hebben van de kracht en veelzijdigheid van het werken met automatisering zal steeds onschatbaarder worden voor winkels van alle maten in de komende jaren," vervolgde Cope. "Vanwege het mindere aantal werknemers, kunnen kleinere winkels misschien nog meer profiteren van deze technologie dan grotere winkels omdat het hen in staat stelt meer uren in de dag te benutten — zelfs zonder uitgebreide tweede en derde shifts."

Op de IMTS-stand van Hurco werd automatisering gepresenteerd met collaboratieve robots, multi-as seriële robots, en palletsystemen die automatisering demonstreerden voor high-mix/low-volume onderdeelproductie zoals in veel job shops, zei Cope, met opmerking dat de automatiseringstentoonstelling een gezamenlijke inspanning was tussen Hurco en Erowa, Universal Robots, FANUC, Online Resources, en Industrial Controls & Automation.

"Hurco heeft uitgebreide engineering-hulpbronnen gewijd aan het uitvinden van ons gepatenteerde software-gedreven motion control systeem, genaamd UltiMotion," zei Cope. "Met UltiMotion, enorme hoeveelheden geheugen en NC-blok look-ahead (alle standaardfuncties op onze controle), profiteren alle industrieën maar het zal met name gunstig zijn voor onze mold makers en luchtvaartshops. De gecombineerde snelheid, doorvoer en as-responsiviteit zal helpen garanderen dat de klant de best mogelijke onderdelen produceert, met kortere cyclus tijden en uitstekende oppervlakteafwerkingen."

Enkele Opstellingen, Simulatie Gewaardeerd

Efficiënter werken met enkele opstellingen op multias-machines is een trend in CNCs vandaag, merkte Gisbert Ledvon, TNC business development manager, Heidenhain Corp., Schaumburg, Illinois op. "Mensen willen meer op één machine doen als ze kunnen, dus duidelijk heeft vijf-as een lange weg afgelegd, niet alleen voor vol vijf-as maar steeds meer voor 3+2 [bewerking] omdat mensen competitief moeten blijven," zei Ledvon. "Als ze doorgaan met wat ze doen, zullen ze niet competitief zijn."

Terwijl sommige bewerkingswerk terugkeert naar de VS., is de makkelijkste bewerking het niet, voegde hij toe.

"De complexe spullen keert terug. Er is een trend van mensen die meer in één werktuigmachine willen doen, dus het is of vijf-as of ze willen een mill/turn-applicatie op een freesmachine doen. Ze willen in automatisering starten, dus ze willen een eenvoudige functionaliteit op hun controle om misschien een eenvoudige palletwisselaar te managen, en prioriteiten daarvoor in te stellen."

Bewerkingsoperaties voor schaving en complexe tandwielsnijden hebben een comeback gemaakt, geholpen door nieuwere software in Heidenhain's TNC-controle, voegde hij toe. Complexe bewerkingsoperaties vereisen uiterst nauwkeurige 3D-modellering in simulatie-software zoals wat Heidenhain recentelijk aan de TNC's toolbox heeft toegevoegd, inclusief Dynamic Collision Monitoring.

"Hoewel je misschien botsingsmonitoring buiten hebt, zoals met een CAM- of Vericut-programma, bijvoorbeeld, dat je programma verifieert dus je hebt geen botsingen, willen mensen dat ook op de machine [controle] doen, als ze kunnen," zei Ledvon. "Als de machine hen visueel kan tonen of ze een botsingsprobleem hebben, willen ze het 3D-model van de kinematica van de machine zien, en gewoon dubbelchecken dat als ze de programmering doen — ze willen nog steeds die verificatie op de machine."

Simulatie van onderdelen op de CNC-controle wordt vaker, met nieuwe CNC-gebaseerde simulaties geïntroduceerd op IMTS door FANUC en anderen. FANUC's simulatie biedt volledige 3D-onderdeelssimulatie, merkte Webster op, die het solide lichaam van het onderdeel toont terwijl het bewerkingsoperaties ondergaat.

Gebruik van solide modellen groeit ook binnen CNC-ontwikkelaars' aanbiedingen, merkte Hurco's Cope op. "Een trend die sommige controls beginnen aan te nemen, en die we zeker zullen zien groeien, is de mogelijkheid om solide modellen direct in de controle te importeren — en programma's van te maken. Hoewel we al jaren in staat zijn STL-bestanden te importeren om als voorraadgeometrie te worden gebruikt, introduceerde Hurco een nieuwe functie, 3D Import met verbeterde 3D DXF op IMTS 2018, die erg goed ontvangen werd door tentoonstellingsbezoekers," voegde Cope toe. "Aangezien veel gebruikers solide modellen van hun klanten ontvangen, is het een significant voordeel om die file simpelweg in de controle te laden en een deelprogramma te maken zonder de noodzaak voor een CAM-systeem."

Wat Het Meest Uitmaakt voor Bewerkers

Gebruiksgemak scoort erg hoog op de verlanglijstjes van de meeste bewerkers, en CNC-ontwikkelaars maken stapsgewijze vooruitgang in dit gebied, met FANUC die de gebruikersinterface in de afgelopen jaren herziet en veel andere ontwikkelaars die eenvoudiger te gebruiken touchscreen-interfaces opnemen.

"Ze willen snelheid, willen niet wachten, en willen nauwkeurigheid," zei Robin Cave, software engineer voor Florence, Ky.-gebaseerde Mazak Corp. "De graphics op onze Windows-machine zijn erg goed, en ze helpen bewerkers code te verifiëren voordat het snijden begint met een vrij goede simulatie die alles toont."

Mazak's Mazatrol Smooth-lijn van CNCs, die de SmoothX, SmoothG en SmoothC omvatten, werden ongeveer drie jaar geleden door Mazak in Japan herzien met Mitsubishi-hardware en de Windows 8 embedded besturingssysteem geïntegreerd. Deze CNCs bieden intuïtieve operatie voor gebruikers met touchscreens die het aanpassen van een onderdeelproces toestaan, merkte Cave op, door slider-balken en andere grafische inputs te gebruiken.

"Het is een brullende snelle controle," zei Cave over de Smooth CNCs, met opmerking dat Georgia Tech de controls getest heeft. "Het verwerkt sneller dan alles wat we eerder gemaakt hebben, en de solid-state drives helpen echt met de snelheid. Je hebt niet altijd veel snelheid nodig, maar als je een balneus frees interpoleert, moet je veel code snel verwerken," zei Cave. "Je loopt tegen die dingen vaker aan in mold- en luchtvaartwerk.

"Eén ander heel groot ding met onze klanten is onze SMC — onze Smooth Machine Configuration," vervolgde Cave. "Wat klanten wilden was onze machines flexibeler te maken. Soms moeten ze heel nauwkeurig zijn, soms niet." De SMC stelt bewerkers in staat om eenvoudig sliders aan te passen om de machine meer of minder nauwkeurig te maken zoals bewerkingsomstandigheden vereisen, merkte hij op, wat helpt bij on-machine programmeertaken.

Enkel Platform Voor Alles

Bewerkingsveelzijdigheid is een sleuteltrend voor CNC-gebruikers vandaag, merkte Todd Drane, marketing manager voor Fagor Automation-USA, Elk Grove Village, Illinois op. "Fabrikanten willen een enkel CNC-platform dat elke applicatie die ze op de productievloer hebben kan aanpakken," zei Drane, met opmerking dat dit betere uitwisseling van shop-personeel toestaat. "Eenmaal ze een CNC-platform leren, is de integratie naar een nieuw proces voor dat individu veel makkelijker als het opererende platform hetzelfde blijft met het nieuwe proces."

Onder de nieuwste ontwikkelingen, is Fagor's 8065 CNC-platform ontworpen met eigen geavanceerde functies die nodig zijn voor high-speed machining, terwijl de beste bewerkingsoppervlakteafwerking en maximale nauwkeurigheid gehandhaafd worden, zei Drane. Fagor's Adaptive Real-Time Feed and Speed (ARFS) functie stelt de CNC in staat om bewerkingsomstandigheden te analyseren zoals spindellast, servo-vermogen en gereedschappunt-temperatuur, en past zowel de as-voedsnelheid als de spindelsnelheid aan voor maximale bewerkingsprestaties en productiviteit, voegde Drane toe. "Het resultaat is een reductie van cyclus tijd, gekoppeld met een superieure onderdeelafwerking. Verlengde spindel- en servo-motor levensduur is ook bereikt alsook verbeterde toolbenutting."

De Fagor 8065 CNC is ook uitgerust met luchtvaartspecifieke High Speed Surface Accuracy (HSSA) bewerkingsfunctionaliteit die verminderde mechanische spanning op de machine biedt, wat de levensduur van de werktuigmachine vergroot. Ook, door de lagere machine-trilling, is de machine in staat voor gladere beweging en hogere voedsnelheden, zei Drane. "Daarnaast stelt het on-board Bode-diagram tool de meting van de frequentierespons van de machine in staat, wat de mogelijkheid geeft om de machine-trillingen die geproduceerd worden door de diverse operationele omstandigheden en omgeving daadwerkelijk te filteren."

Fagor bevat ook zijn Fagor Machining Calculator (FMC) applicatie, die beschikbaar is op zowel de 8060 als 8065 CNC-platformen. De functie bestaat uit een database van te bewerken materialen en bewerkingsoperaties (frezen en draaien) en een interface om geschikte snijcondities te kiezen (assen bewerkingsvoedsnelheid en spindelsnelheid voor elke operatie). Een andere vooruitgang in Fagor CNCs is de controle-lijn's compacte hardware-ontwerp, zei Drane. "In de productie van vandaag, zoals gesteld door een klant, is ruimte geld," merkte hij op. "Daarom heeft Fagor niet alleen compacte CNCs gecreëerd, maar ook compacte drives en zelfs motoren. Het idee is om lean-oplossingen te bieden die aan de behoeften voldoen vs. een cookie-cutter benadering."